华为交换机配置BGP的基本示例

BGP简介

定义

边界网关协议BGP（Border Gateway Protocol）是一种实现自治系统AS（Autonomous System）之间的路由可达，并选择最佳路由的距离矢量路由协议。早期发布的三个版本分别是BGP-1（RFC1105）、BGP-2（RFC1163）和BGP-3（RFC1267），1994年开始使用BGP-4（RFC1771），2006年之后单播IPv4网络使用的版本是BGP-4（RFC4271），其他网络（如IPv6等）使用的版本是MP-BGP（RFC4760）。

MP-BGP是对BGP-4进行了扩展，来达到在不同网络中应用的目的，BGP-4原有的消息机制和路由机制并没有改变。MP-BGP在IPv6单播网络上的应用称为BGP4+，在IPv4组播网络上的应用称为MBGP（Multicast BGP）。

目的

为方便管理规模不断扩大的网络，网络被分成了不同的自治系统。1982年，外部网关协议EGP（Exterior Gateway Protocol）被用于实现在AS之间动态交换路由信息。但是EGP设计得比较简单，只发布网络可达的路由信息，而不对路由信息进行优选，同时也没有考虑环路避免等问题，很快就无法满足网络管理的要求。

BGP是为取代最初的EGP而设计的另一种外部网关协议。不同于最初的EGP，BGP能够进行路由优选、避免路由环路、更高效率的传递路由和维护大量的路由信息。

虽然BGP用于在AS之间传递路由信息，但并不是所有AS之间传递路由信息都需要运行BGP。比如在数据中心上行的连入Internet的出口上，为了避免Internet海量路由对数据中心内部网络的影响，设备采用静态路由代替BGP与外部网络通信。

受益

BGP从多方面保证了网络的安全性、灵活性、稳定性、可靠性和高效性：

  • BGP采用认证和GTSM的方式，保证了网络的安全性。

  • BGP提供了丰富的路由策略，能够灵活的进行路由选路。

  • BGP提供了路由聚合和路由衰减功能用于防止路由振荡，有效提高了网络的稳定性。

  • BGP使用TCP作为其传输层协议（端口号为179），并支持BGP与BFD联动、BGP Tracking和BGP GR，提高了网络的可靠性。

BGP的基本概念

本章节介绍了BGP的基本概念，理解这些基本概念后，您可以更好的理解BGP的其它功能。

自治系统AS（Autonomous System）

AS是指在一个实体管辖下的拥有相同选路策略的IP网络。BGP网络中的每个AS都被分配一个唯一的AS号，用于区分不同的AS。AS号分为2字节AS号和4字节AS号，其中2字节AS号的范围为1至65535，4字节AS号的范围为1至4294967295。支持4字节AS号的设备能够与支持2字节AS号的设备兼容。

BGP分类

如图1所示，BGP按照运行方式分为EBGP（External/Exterior BGP）和IBGP（Internal/Interior BGP）。

  • EBGP：运行于不同AS之间的BGP称为EBGP。为了防止AS间产生环路，当BGP设备接收EBGP对等体发送的路由时，会将带有本地AS号的路由丢弃。

  • IBGP：运行于同一AS内部的BGP称为IBGP。为了防止AS内产生环路，BGP设备不将从IBGP对等体学到的路由通告给其他IBGP对等体，并与所有IBGP对等体建立全连接。为了解决IBGP对等体的连接数量太多的问题，BGP设计了路由反射器和BGP联盟。

说明：如果在AS内一台BGP设备收到EBGP邻居发送的路由后，需要通过另一台BGP设备将该路由传输给其他AS，此时推荐使用IBGP。
BGP报文交互中的角色

BGP报文交互中分为Speaker和Peer两种角色。

  • Speaker：发送BGP报文的设备称为BGP发言者（Speaker），它接收或产生新的报文信息，并发布（Advertise）给其它BGP Speaker。

  • Peer：相互交换报文的Speaker之间互称对等体（Peer）。若干相关的对等体可以构成对等体组（Peer Group）。

BGP的路由器号（Router ID）

BGP的Router ID是一个用于标识BGP设备的32位值，通常是IPv4地址的形式，在BGP会话建立时发送的Open报文中携带。对等体之间建立BGP会话时，每个BGP设备都必须有唯一的Router ID，否则对等体之间不能建立BGP连接。

BGP工作原理

BGP对等体的建立、更新和删除等交互过程主要有5种报文、6种状态机和5个原则。

BGP的报文

BGP对等体间通过以下5种报文进行交互，其中Keepalive报文为周期性发送，其余报文为触发式发送：

  • Open报文：用于建立BGP对等体连接。

  • Update报文：用于在对等体之间交换路由信息。

  • Notification报文：用于中断BGP连接。

  • Keepalive报文：用于保持BGP连接。

  • Route-refresh报文：用于在改变路由策略后请求对等体重新发送路由信息。只有支持路由刷新（Route-refresh）能力的BGP设备会发送和响应此报文。

BGP状态机

如图1所示，BGP对等体的交互过程中存在6种状态机：空闲（Idle）、连接（Connect）、活跃（Active）、Open报文已发送（OpenSent）、Open报文已确认（OpenConfirm）和连接已建立（Established）。在BGP对等体建立的过程中，通常可见的3个状态是：Idle、Active和Established。

  1. Idle状态是BGP初始状态。在Idle状态下，BGP拒绝邻居发送的连接请求。只有在收到本设备的Start事件后，BGP才开始尝试和其它BGP对等体进行TCP连接，并转至Connect状态。

说明：

  1. Start事件是由一个操作者配置一个BGP过程，或者重置一个已经存在的过程或者路由器软件重置BGP过程引起的。
  2. 任何状态中收到Notification报文或TCP拆链通知等Error事件后，BGP都会转至Idle状态。

  1. 在Connect状态下，BGP启动连接重传定时器（Connect Retry），等待TCP完成连接。

    • 如果TCP连接成功，那么BGP向对等体发送Open报文，并转至OpenSent状态。
    • 如果TCP连接失败，那么BGP转至Active状态。
    • 如果连接重传定时器超时，BGP仍没有收到BGP对等体的响应，那么BGP继续尝试和其它BGP对等体进行TCP连接，停留在Connect状态。

  2. 在Active状态下，BGP总是在试图建立TCP连接。

    • 如果TCP连接成功，那么BGP向对等体发送Open报文，关闭连接重传定时器，并转至OpenSent状态。
    • 如果TCP连接失败，那么BGP停留在Active状态。
    • 如果连接重传定时器超时，BGP仍没有收到BGP对等体的响应，那么BGP转至Connect状态。

  3. 在OpenSent状态下，BGP等待对等体的Open报文，并对收到的Open报文中的AS号、版本号、认证码等进行检查。

    • 如果收到的Open报文正确，那么BGP发送Keepalive报文，并转至OpenConfirm状态。
    • 如果发现收到的Open报文有错误，那么BGP发送Notification报文给对等体，并转至Idle状态。
  4. 在OpenConfirm状态下，BGP等待Keepalive或Notification报文。如果收到Keepalive报文，则转至Established状态，如果收到Notification报文，则转至Idle状态。

  5. 在Established状态下，BGP可以和对等体交换Update、Keepalive、Route-refresh报文和Notification报文。

    • 如果收到正确的Update或Keepalive报文，那么BGP就认为对端处于正常运行状态，将保持BGP连接。
    • 如果收到错误的Update或Keepalive报文，那么BGP发送Notification报文通知对端，并转至Idle状态。
    • Route-refresh报文不会改变BGP状态。
    • 如果收到Notification报文，那么BGP转至Idle状态。
    • 如果收到TCP拆链通知，那么BGP断开连接，转至Idle状态。
BGP对等体之间的交互原则

BGP设备将最优路由加入BGP路由表，形成BGP路由。BGP设备与对等体建立邻居关系后，采取以下交互原则：

  • 从IBGP对等体获得的BGP路由，BGP设备只发布给它的EBGP对等体。

  • 从EBGP对等体获得的BGP路由，BGP设备发布给它所有EBGP和IBGP对等体。

  • 当存在多条到达同一目的地址的有效路由时，BGP设备只将最优路由发布给对等体。

  • 路由更新时，BGP设备只发送更新的BGP路由。

  • 所有对等体发送的路由，BGP设备都会接收。

实验需求

如图中所示，需要在所有Switch间运行BGP协议，S1、S2之间建立EBGP连接，S2、S3和S4之间建立IBGP全连接。

注：请确保该场景下互联接口的STP处于未使能状态。因为在使能STP的环形网络中，如果用交换机的VLANIF接口构建三层网络，会导致某个端口被阻塞，从而导致三层业务不能正常运行。 

配置思路

采用如下的思路配置BGP的基本功能：

  1. 在S2、S3和S4间配置IBGP连接。
  2. 在S1和S2之间配置EBGP连接。

操作步骤
  1. 配置各接口所属的VLAN

    # 配置S1。S2、S3和S4的配置与S1类似。

<Huawei>system-view 
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.	
[Huawei]sysname S1[S1]undo info-center enable 
Info: Information center is disabled.[S1]vlan batch 10 50
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.[S1]interface GigabitEthernet 0/0/1	
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 	
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 10[S1-GigabitEthernet0/0/1]interface GigabitEthernet 0/0/2r	
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 	
[S1-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan 50	
[S1-GigabitEthernet0/0/2]quit

   

2. 配置各VLANIF接口的IP地址

       # 配置S1。S2、S3和S4的配置与S1类似。

[S1]interface Vlanif 10	
[S1-Vlanif10]ip address 192.168.1.2 24
[S1-Vlanif10]quit[S1]interface Vlanif 50	
[S1-Vlanif50]ip address 10.1.1.1 16	
[S1-Vlanif50]quit

  3. 配置IBGP连接

       # 配置S2。

[S2]bgp 65009	
[S2-bgp]router-id 172.17.2.2		
[S2-bgp]peer 172.16.1.2 as-number 65009	
[S2-bgp]peer 172.16.3.2 as-number 65009	
[S2-bgp]quit

      # 配置S3。

[S3]bgp 65009	
[S3-bgp]router-id 172.17.3.3	
[S3-bgp]peer 172.16.3.1 as-number 65009	
[S3-bgp]peer 172.16.2.2 as-number 65009	
[S3-bgp]quit

     # 配置S4。

[S4]bgp 65009	
[S4-bgp]router-id 172.17.4.4	
[S4-bgp]peer 172.16.1.1 as-number 65009	
[S4-bgp]peer 172.16.2.1 as-number 65009	
[S4-bgp]quit

4. 配置EBGP

     # 配置S1。

[S1]bgp 65008	
[S1-bgp]router-id 172.17.1.1	
[S1-bgp]peer 192.168.1.1 as-number 65009	
[S1-bgp]quit

    # 配置S2。

[S2]bgp 65009		
[S2-bgp]peer 192.168.1.2 as-number 65008	
[S2-bgp]quit

   # 查看BGP对等体的连接状态。

     可以看出，S2其它Switch的BGP连接均已建立。

 5. 配置S1发布路由10.1.0.0/16

     # 配置S1发布路由。

[S1]bgp 65008	
[S1-bgp]ipv4-family unicast 	
[S1-bgp-af-ipv4]network 10.1.0.0 255.255.0.0	
[S1-bgp-af-ipv4]quit 	
[S1-bgp]quit

    # 查看S1路由表信息。

    # 查看S2的路由表。

   # 查看S3的路由表。

     从路由表可以看出，S3学到了AS65008中的10.1.0.0的路由，但因为下一跳192.168.1.2不可达，所以也不是有效路由。

 6. 配置BGP引入直连路由

     # 配置S2。

[S2]bgp 65009	
[S2-bgp]ipv4-family unicast 	
[S2-bgp-af-ipv4]import-route direct 	
[S2-bgp-af-ipv4]quit 
[S2-bgp]quit

   # 查看S1的BGP路由表。

   # 查看S3的路由表。

  可以看出，到10.1.0.0的路由变为有效路由，下一跳为S1的地址。

  # 使用Ping进行验证。

S2 配置

<Huawei>system-view 
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.	
[Huawei]sysname S2[S2]undo info-center enable 
Info: Information center is disabled.[S2]vlan batch 10 20 30
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.[S2]interface GigabitEthernet 0/0/1	
[S2-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 	
[S2-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 10[S2-GigabitEthernet0/0/1]interface GigabitEthernet 0/0/2	
[S2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 	
[S2-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan 20[S2-GigabitEthernet0/0/2]interface GigabitEthernet 0/0/3	
[S2-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk 	
[S2-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan 30	
[S2-GigabitEthernet0/0/3]quit [S2]interface Vlanif 10	
[S2-Vlanif10]ip address 192.168.1.1 24[S2-Vlanif10]interface Vlanif 20	
[S2-Vlanif20]ip address 172.16.3.1 24[S2-Vlanif20]interface Vlanif 30
[S2-Vlanif30]ip address 172.16.1.1 24	
[S2-Vlanif30]quit

S3 配置

<Huawei>system-view 
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.	
[Huawei]sysname S3[S3]undo info-center enable 
Info: Information center is disabled.[S3]vlan batch 20 40
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.[S3]interface GigabitEthernet 0/0/1	
[S3-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 	
[S3-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 20[S3-GigabitEthernet0/0/1]interface GigabitEthernet 0/0/2	
[S3-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 	
[S3-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan 40	
[S3-GigabitEthernet0/0/2]quit [S3]interface Vlanif 20	
[S3-Vlanif20]ip address 172.16.3.2 24[S3-Vlanif20]interface Vlanif 40	
[S3-Vlanif40]ip address 172.16.2.1 24	
[S3-Vlanif40]quit

S4 配置

<Huawei>system-view 
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.	
[Huawei]sysname S4[S4]undo info-center enable 
Info: Information center is disabled.[S4]vlan batch 30 40
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.[S4]interface GigabitEthernet 0/0/1	
[S4-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 	
[S4-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 30[S4-GigabitEthernet0/0/1]interface GigabitEthernet 0/0/2	
[S4-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 	
[S4-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan 40
[S4-GigabitEthernet0/0/2]quit [S4]interface Vlanif 30	
[S4-Vlanif30]ip address 172.16.1.2 24[S4-Vlanif30]interface Vlanif 40	
[S4-Vlanif40]ip address 172.16.2.2 24	
[S4-Vlanif40]quit

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